Ý nghĩa của biến thiên enthalpy: chọn nhiên liệu, tính nhiệt lượng và bài tập có đáp án Hóa 10
Ý nghĩa của biến thiên enthalpy: dấu cho biết phản ứng tỏa hay thu nhiệt, độ lớn cho biết nhiệt lượng theo số mol. Ứng dụng chọn nhiên liệu, so sánh nhiệt đốt cháy, tính lượng nhiệt đun nước, ví dụ và bài tập có đáp án Hóa 10.
Ý nghĩa của biến thiên enthalpy là gì?
Ý nghĩa của biến thiên enthalpy nằm ở hai điểm: dấu của $\Delta_rH$ cho biết phản ứng tỏa hay thu nhiệt, còn độ lớn cho biết nhiệt lượng trao đổi ứng với số mol chất trong phương trình. Nhờ đó ta so sánh, lựa chọn nhiên liệu và tính toán năng lượng trong thực tế.
Ý nghĩa của dấu và độ lớn
| Dấu của $\Delta_rH$ | Ý nghĩa | Ứng dụng |
|---|---|---|
| Âm | Phản ứng tỏa nhiệt | Nhiên liệu, túi sưởi, hàn nhiệt nhôm |
| Dương | Phản ứng thu nhiệt | Túi làm lạnh tức thời, quá trình nung |
Nhiệt đốt cháy càng lớn (tính theo gam nhiên liệu) thì nhiên liệu càng hiệu quả.
So sánh nhiên liệu
| Nhiên liệu | $\Delta_rH$ đốt cháy (kJ/mol) | M (g/mol) | Nhiệt/gam (kJ/g) |
|---|---|---|---|
| $\ce{H2}$ | $-285{,}8$ | $2$ | $\approx 142{,}9$ |
| $\ce{CH4}$ | $-890{,}5$ | $16$ | $\approx 55{,}7$ |
| $\ce{C2H5OH}$ | $-1366{,}7$ | $46$ | $\approx 29{,}7$ |
Ví dụ 1
Nhiên liệu nào cho nhiều nhiệt nhất trên mỗi gam?
$\ce{H2}$ ($\approx 142{,}9$ kJ/g), nhưng khó lưu trữ và vận chuyển.
Ví dụ 2
Đốt cháy hoàn toàn $3{,}2$ g $\ce{CH4}$ tạo $\ce{H2O(l)}$. Tính nhiệt tỏa ra.
$n = 0{,}2$ mol, $Q = 0{,}2 \cdot 890{,}5 = 178{,}1$ kJ.
Ví dụ 3
Nhiệt lượng ở ví dụ 2 đủ làm nóng bao nhiêu gam nước thêm $40\ ^\circ\text{C}$? (Nhiệt dung riêng của nước $4{,}18$ J/(g·K))
$m = 178100 : (4{,}18 \cdot 40) \approx 1065$ g, tức khoảng $1{,}07$ kg.
Xem bài: Tính biến thiên enthalpy theo enthalpy tạo thành
Ứng dụng thực tế
- Chọn nhiên liệu cho động cơ, bếp, tên lửa.
- Thiết kế túi chườm nóng, túi làm lạnh.
- Đánh giá năng lượng của thực phẩm (calo).
Những lỗi thường gặp
Bài tập thực hành
- Phản ứng có $\Delta_rH > 0$ có ứng dụng nào trong đời sống?
- Tính nhiệt tỏa ra khi đốt $0{,}5$ mol $\ce{C2H5OH(l)}$ tạo $\ce{CO2}$ và $\ce{H2O(l)}$.
- Tính nhiệt lượng khi đốt $4$ g $\ce{H2}$ tạo $\ce{H2O(l)}$.
- Vì sao hydrogen là nhiên liệu tiềm năng?
- Nhiệt lượng $418$ kJ làm nóng bao nhiêu kg nước thêm $25\ ^\circ\text{C}$ ($c = 4{,}18$ J/(g·K))?
Đáp án
- Túi làm lạnh tức thời, quá trình nung vôi.
- $0{,}5 \cdot 1366{,}7 = 683{,}35$ kJ.
- $n = 2$ mol, $Q = 2 \cdot 285{,}8 = 571{,}6$ kJ.
- Vì nhiệt đốt cháy trên mỗi gam rất lớn và sản phẩm là nước sạch.
- $m = 418000 : (4{,}18 \cdot 25) = 4000$ g $= 4$ kg.
Tổng kết
Bài học liên quan
Bài trước: Tính biến thiên enthalpy theo năng lượng liên kết
Xem tất cả bài học chủ điểm Năng lượng hóa học
Câu hỏi thường gặp
Biến thiên enthalpy cho biết điều gì?
Cho biết phản ứng tỏa hay thu nhiệt và lượng nhiệt trao đổi.
Dùng biến thiên enthalpy để làm gì?
Chọn nhiên liệu, tính nhiệt lượng, thiết kế thiết bị nhiệt.
Nhiên liệu nào cho nhiệt nhiều nhất trên mỗi gam?
Hydrogen trong số các nhiên liệu thường so sánh.
Làm sao tính nhiệt lượng từ khối lượng chất đốt?
Đổi ra mol rồi nhân với nhiệt đốt cháy mỗi mol.